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CN102595716A - 太阳能led路灯监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能LED路灯监控系统，它包括太阳能电池组件、系统控制器、光传感器、供电电源、LED路灯、红外线光感应器件和远程数据传输模块，太阳能电池组件、光传感器和红外线光感应器件的输出分别与系统控制器连接，每个LED路灯分别与系统控制器的输出连接；供电电源包括市电电源和蓄电池；远程数据传输模块包括电力载波模块或GPRS模块，系统控制器通过电力载波模块与市电线路连接，系统控制器通过GPRS模块与GPRS无线网络连接。本发明控制器保护蓄电池，延长了蓄电池的使用寿命；无人时关闭路灯，红外线光感应器件感应到行人或车辆再点亮路灯，具有蓄电池电量消耗低，能源利用率高等特点。

Description

太阳能LED路灯监控系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能LED路灯监控系统。
背景技术
进入21世纪的人类面临的三大主要问题是能源、环境和经济，能源和经济问题日益成为制约社会经济发展的瓶颈，人类当前所使用的矿物能源日趋耗尽，环境污染日益严重，在严峻的能源替代形势和人类生态环境逐渐恶化的双重压力下，开发新能源成为世界各国关注的焦点，开发可再生而且不污染环境的清洁能源的任务已经迫在眉睫。
太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的无污染的洁净能源，已被公认为未来解决能源危机的最有效能源；LED灯具有寿命长、高效节能、环保等优势。因此，把太阳能与LED路灯有机地结合在一起开发出的太阳能LED路灯是当今路灯发展的趋势所向。目前市场上路灯多是高压钠灯，园区路灯有些是LED路灯、有些是太阳能LED路灯，然而，都没有对蓄电池以及LED灯的显示进行有效的管理和监控，如：无法根据日照强度来控制蓄电池是蓄电或是放电；在夜间，路灯无法遥感有没有人或车靠近，一直处于常开状态，浪费蓄电池的电量。总体而言，传统太阳能LED路灯的能源利用率不高，可靠性不强。
发明内容
本发明的目的在于解决现有太阳能LED路灯的不足，提供一种太阳能LED路灯监控系统，克服传统太阳能LED路灯的显示无法得到有效的管理和监控，无法根据日照强度来控制蓄电池是蓄电或是放电；在夜间，路灯无法遥感有没有人或车靠近，一直处于常开状态，浪费蓄电池的电量，蓄电池电量低时无法自动切换至市电电源，能源利用率低及可靠性差等缺点。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：太阳能LED路灯监控系统，它包括太阳能电池组件、系统控制器、光传感器、供电电源、至少一个LED路灯、红外线光感应器件和远程数据传输模块，太阳能电池组件、光传感器和红外线光感应器件的输出分别与系统控制器连接，每个LED路灯分别与系统控制器的输出连接；所述的供电电源包括一个市电电源和一个蓄电池，市电电源和蓄电池的输出分别与系统控制器的电源端子连接，系统控制器的一个充电输出还与蓄电池连接；所述的远程数据传输模块包括电力载波模块或GPRS模块，系统控制器通过电力载波模块与市电线路连接，系统控制器通过GPRS模块与GPRS无线网络连接。 
本发明还包括一个时钟电路，时钟电路的输出与系统控制器连接。
本发明所述的系统控制器包括信号处理电路、A/D采样电路、主电路和微处理器，信号处理电路、A/D采样电路和主电路分别与微处理器连接，主电路由双向DC-DC变换器和充放电切换回路组成。
本发明的有益效果是：
（1）光传感器传感日照度，夜晚日照度降低至10lux左右时控制蓄电池对LED路灯放电，蓄电池为LED路灯提供供电电源；系统控制器根据夜晚不同的时间段人们对照度的不同要求，监控太阳能LED路灯的输入功率，根据太阳能电池白天吸收能量的大小，监控太阳能LED路灯的输出功率，节能减耗且提高了监控系统的可靠性；
（2）系统控制器控制蓄电池的充电和放电过程，起到保护蓄电池的作用，蓄电池充放电采用最大功率点跟踪算法提升了太阳能电池板的光电转换效率；采用具有MPPT的脉宽调制三段式监控法监控蓄电池剩余荷电容量SOC的充电/放电算法，有效避免了蓄电池过充和过放，延长了蓄电池的使用寿命；
（3）根据系统设置的时间，如夜间10点或11点以后，路上行人和车辆较少，熄灭LED路灯，一旦有人员或车辆经过时进入感应区，红外线光感应器件将感应到的信号传输给系统控制器，点亮LED路灯；人员或车辆经过以后，经过一定延时后熄灭LED路灯，大幅度减少了蓄电池的电量消耗，提高了能源利用率；
（4）可通过电力载波或GPRS方式实时上传系统工作状态数据，便于及时发现故障并解决问题，为远程监控提供了方便。 
附图说明
图1为本发明结构示意框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：如图1所示，太阳能LED路灯监控系统，它包括太阳能电池组件、系统控制器、光传感器、供电电源、至少一个LED路灯、红外线光感应器件和远程数据传输模块，所述的系统控制器包括信号处理电路、A/D采样电路、主电路和微处理器，主电路由双向DC-DC变换器和充放电切换回路组成，双向DC-DC变换器为分时复用电路，白天作为太阳能电池组件与蓄电池之间的充电回路、夜晚作为蓄电池和LED路灯之间的放电回路；信号处理电路及A/D采样电路中的电流采样电路为分时复用电路，白天用作充电电流采样、夜晚用作放电电流采样。，太阳能电池组件、光传感器和红外线光感应器件的输出分别与系统控制器连接，每个LED路灯的输入分别与系统控制器的输出连接。所述的供电电源包括一个市电电源和一个蓄电池，市电电源和蓄电池的输出分别与系统控制器的电源端子连接，系统控制器的一个充电输出还与蓄电池连接。所述的远程数据传输模块包括电力载波模块或GPRS模块，系统控制器通过电力载波模块与市电线路连接，系统控制器通过GPRS模块与GPRS无线网络连接。它还包括一个时钟电路，时钟电路的输出与系统控制器连接。
本发明的工作原理如下：太阳能电池组件将太阳能转变成电能并对蓄电池充电，充电控制和照明控制主要由系统控制器来完成。充电时，系统控制器对蓄电池充电过程中的状态进行监测，根据蓄电池的状态选择充电方式，以及防止蓄电池过充。放电时，系统控制器对蓄电池放电过程中的状态进行监测，当检测到蓄电池电量过低时，立即停止蓄电池对负载的LED路灯供电并切换到市电电源，起到保护蓄电池的作用。蓄电池充放电采用最大功率点跟踪（MPPT）算法，提升了太阳能电池板的光电转换效率；采用具有MPPT的脉宽调制三段式监控法去监控蓄电池剩余荷电容量(SOC)的充电/放电算法，有效避免了过充和过放，延长了蓄电池的使用寿命。
系统控制器分时、分压进行监控，根据夜晚不同的时间段人们对照度的不同要求，监控太阳能LED路灯的输入功率，以及根据太阳能电池白天吸收能量的大小，监控太阳能LED路灯的输出功率，根据蓄电池剩余荷电容量（SOC)的数学模型实时对蓄电池的剩余容量的检测，进而自动调整LED负载，根据SOC以及照明的需求对于LED进行调光监控可以进一步达到节能的效果。
夜色降临时，光传感器传感到夜晚的日照度低至10lux左右，系统控制器控制蓄电池对LED路灯进行放电，蓄电池为LED路灯提供供电电源，LED路灯被点亮，一直到夜间10点或11点，路上没有行人了，为了节约能源，熄灭LED路灯，一旦有行人或车辆经过时，进入红外线光感应器件的感应区域，红外线光感应器件将感应到的信号传输给系统控制器，点亮LED路灯，为行人或车辆提供光照；行人或车辆经过后，通过一定的延时后熄灭LED路灯。
电力载波模块或GRPS模块即时将系统中每个太阳能电池组件的电压和电流数据，以及蓄电池的工作状态等数据上传至远程控制端，便于及时发现故障并解决问题，为系统的远程监控提供了方便。

Claims (3)

1.太阳能LED路灯监控系统，其特征在于：它包括太阳能电池组件、系统控制器、光传感器、供电电源、至少一个LED路灯、红外线光感应器件和远程数据传输模块，太阳能电池组件、光传感器和红外线光感应器件的输出分别与系统控制器连接，每个LED路灯分别与系统控制器的输出连接；所述的供电电源包括一个市电电源和一个蓄电池，市电电源和蓄电池的输出分别与系统控制器的电源端子连接，系统控制器的一个充电输出还与蓄电池连接；所述的远程数据传输模块包括电力载波模块或GPRS模块，系统控制器通过电力载波模块与市电线路连接，系统控制器通过GPRS模块与GPRS无线网络连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能LED路灯监控系统，其特征在于：它还包括一个时钟电路，时钟电路的输出与系统控制器连接。
3.根据权利要求1所述的太阳能LED路灯监控系统，其特征在于：所述的系统控制器包括信号处理电路、A/D采样电路、主电路和微处理器，信号处理电路、A/D采样电路和主电路分别与微处理器连接，主电路由双向DC-DC变换器和充放电切换回路组成。
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